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一根零线连烧两次,没想到零线电流比火线还要大?

发布于:2020-02-07 12:54:07 来自:电气工程/供配电技术 [复制转发]

来源:头条号 电工学院

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引子


在低压配电系统中,正常时零线比火线电流要小。这是因为当三相负荷用电平衡时,三相电流完全抵消,此时零线电流为零;但是当三相负荷用电不平衡时,三相电流无法完全抵消,那么不平衡的电流就会通过零线回到变压器。


在三相四线配电系统中,零线的电流一般比火线要小,这是所有业内人士的共识。但是,越来越多的事实却让人们在颠覆这个观念。


案例


有一天正在上课,有个学生打电话过来咨询我一个问题。


他前段时间接了一栋大厦的墙体广告线路安装,大厦四周的广告灯箱全都采用荧光灯照明,将近有1200支左右。


广告灯箱的电源是采用四根电线(3根25平方和1根16平方)从配电箱引来,1200支荧光灯都平均分配在三相线路中。


接好以后,通电试验正常,验收通过。但是用了一段时间,发现零线烧断了。当时以为零线选的过小,然后重新换了一根25平方的。就这样好了一段时间,没过多久,零线又烧掉了。


客户很不满意,如果再解决不好这个问题,可能尾款都拿不到。

我一边安抚他的情绪,一边思考,根据我多年的经验,这种情况最有可能是因为谐波的原因而导致零线电流过大。


我叫他测一下每条电线的电流,最后用钳表一测,简直惊呆了!


三相火线电流每相都差不多是90A,但是零线电流却达到惊人的158A。


实际上,零线电流过大的现象现在越来越普遍。为什么三相电的负荷平衡,零线上却还是会出现电流,并且电流达到相线电流的150%以上呢?


这是因为谐波的原因导致的。


谐波


我们都知道我们现在用的交流电是50HZ频率的正弦交流电。


正弦交流电波形图如下:

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正弦交流电


当正弦交流电里参杂了频率更高的杂波,把这个叫做谐波


参杂了谐波的图形如下:

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参杂了谐波的正弦交流电波形图


上图中,红色为我们正常的正弦交流电波形图,其中绿色和蓝色是谐波的波形图。


谐波的产生


谐波主要是由非线性负载产生,例如:UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。


当三相交流电的电流波形为正弦波时,它们相差120°,并且幅度相同,在零线上矢量叠加的结果是总和为零。


但是如果相线上的电流是脉冲状的,并且相差120°。那么他们在中线上叠加起来的脉冲却是相互错开的,所以无法抵消,和零线的电流却是叠加的。


由于现代电气设备大多数含有整流电路,因此即使三相负荷平衡,零线上也会有较大的电流。


零线电流过大的危害十分严重,主要是因为两个方面的原因,

第一,零线的截面积并不比相线大,超过相线的电流必然会导致零线过热而烧断;


第二,当零线断线以后,由于三相不完全平衡,那么会造成各相电压不一致,三相设备无法正常工作。用电少的一相电压会升高;而用电多的一相电压会降低。电压升高的一相上的单相设备会损坏;电压降低的一相上的单设备无法正常工作


谐波的危害


1 . 对于发电机和变压器而言,谐波的存在会增加定子绕组、定子铁心、转子绕组、转子铁芯的损耗,还会引起变压器铁芯发热,从而加速绝缘老化、降低电气设备的使用寿命。


2 . 当三相平衡时,由于有些谐波不对称,那么不能完全抵消。当线路中存在大量谐波时,它们因串联或并联构成谐振条件,形成谐波振荡,会让电压升高或者电流变大,严重影响电力系统的安全运行。(上述案例就是一个很好的例子)


3 . 电网中因有谐波的存在,会影响测量仪表、计量装置的精确度;还会降低断路器的分断能力,可能会引起电弧重燃,发生短路,甚至爆炸事故。


抑制和消除谐波的方法


1 . 采用 LC调谐滤波器,这种方法不仅可以抑制谐波,还可以补偿无功功率。


2 . 采用零线电流阻断器。把它串联在零线中,可以有效的减少零线大部分谐波电流。

全部回复(13 )

只看楼主 我来说两句
  • 风平浪静02

    如果三相原来就不对称。比如,只有两相负荷(单相),则中性线电流是两相电流的向量和,基波上应该是和相电流同样大。如果有少量的三次谐波,可能大于相电流。这样可以中性线电流减去相电流,剩下的就是3次谐波电流。相电流减去3次谐波电流就是基波电流,在采用(1/4)T时,叠加法计算是不是有负电流现象。不可能出线负电流的。系统中有3次谐波电流分量,但不是很大,一般不超过30%。主要还是看三相对称与否。

    所以,现在供电企业总是千方百计想采用高压侧计量,因为这部分电流引起变压器损耗增加,低压侧是计量不进去的。

    2020-02-14 10:50:14

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  • jianghe1508
    jianghe1508 板凳

    学习了,感谢分享

    2020-02-14 09:18:14

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这个家伙什么也没有留下。。。

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